半导体集成电路.pptx
第6章半导体集成电路
6.1概述6.1.1半导体集成电路的概念
▶1.集成电路的定义
▶集成电路是将电阻、电容、二极管、三极管经过半导体工艺或薄、厚膜工艺制作在同一硅片上并按某种电路形式互连起来,制成具有一定功能的电路。
2.集成电路的特点
▶同分立元器件相比,集成电路具有体积小,重量轻,功耗低,性能好,可靠性高,成本低等特点,是目前电子产品和设备小型、便携式所必需的。
6.1.2集成电路的分类
集成电路种类繁多,品种各异,可按不同方式进行分类。
▶1.按照制造工艺分类
集成电路按其制造工艺可分为半导体集成电路,薄膜集成电路,厚膜集成电路和混合集成电路。
▶用平面工艺(氧化、光刻、扩散、外延)在半导体晶片上制成的集成电路称为半导体集成电路,也称为单片集成电路。
用薄膜工艺(真空蒸发、溅射)将电阻、电容等无源元件及相互连线制作在同一块绝缘衬底上,
再焊接上晶体管管芯,使其具有一定功能的电路,称为薄膜集成电路。
用厚膜工艺(丝网印刷、烧结)将电阻、电容等无源元件及相互连线制作在同一块绝缘衬底上,
再焊接上晶体管管芯,使其具有一定功能的电路,称为厚膜集成电路。
2.按照有源器件分类
集成电路按有源器件可分为双极型集成电路、MOS型集成电路和双极-MOS(BIMOS)型集成电路等。
▶双极型集成电路是在半导体基片(硅或锗材料)上,利用双极型晶体管构成的集成电路,其内部工作时由空穴和自由电子两种载流子进行导电。
▶MOS型集成电路只有空穴或自由电子一种载流子导电。它又可分为NMOS型集成电路、PMOS型集成电路和CMOS型集成电路三种。
NMOS型集成电路是由N沟道的MOS器件构成。
▶PMOS型集成电路是由P沟道的MOS器件构成。
▶CMOS型集成电路则是指由N沟道和P沟道MOS器件构成的互补形式的电路。
▶双极型-MOS型集成电路(BIMOS)是双极型晶体管和MOS电路混合构成的集成电路。一般前者作为输出级,后者作为输入级。双极型电路驱动能力强,但功耗较大,MOS电路则相反,双极型-MOS型集成电路兼有二者的优点。
3.按照集成度分类
▶集成电路按其集成度可分为小规模集成电路,中规模集成电路,大规模集成电路,超大规模集成电路和极大规模集成电路
▶2004年Inter公司CPU集成度
▶1亿2500万/112mm²=111.6万/mm²
4.按照应用领域分类
▶集成电路按照应用领域可分为军用品、民用品(又称商用)和工业用品三大类。
▶由于军用品主要用在军事、航空、航天等领域,使用环境恶劣,装置密度高,对集成电路的可靠性要求极高,对价格的要求不太苛求。
由于民用品主要用在人们的日常生活中,使用条件较好,只要能够满足一定的性能指标要求即可。但对价格要求较高,最大限度地追求高的性能价格比。这是产品能否占领市场的重要条件之一。
▶工业用品介于二者之间。
5.按照功能分类
▶集成电路按功能的分类。
半导体集成电路
传感器
消费类电路
机电仪电路
通信电路
外围驱动器
线驱动接收器
电压比较器
电平转换器
非线性电路
电视电路
音响电路
稳压器
运算放大器
微型机电路
存储器
CMOS电路
ECL电路
数字电路模拟电路接口电路特殊电路
H电路
TI电路
6.1.3集成电路的封装及引脚识别
▶1.集成电路的封装
▶常用集成电路的封装材料有金属、陶瓷、塑料三种。
▶(1)金属封装
▶金属封装散热性能好,可靠性高,但安装和使用不方便,成本高。一般高精度集成电路或大功率集成电路均以此形式封装。根据国标规定,金属封装有金属园形和菱形两种。
1.集成电路的封装
▶(2)陶瓷封装
▶陶瓷封装散热性差,但体积小,成本低。一般分扁平型和双列直插两种。
▶(3)塑料封装
▶塑料封装工艺简单,成本低,但散热性能较差。应用最广,适用于小功率器件,分扁平和双列直插两种。
▶中功率器件有时也采用塑料封装,但为了限制温升,有利散热,通常都在塑料封装的同时加装金属板,以利于固定散热片。
2.封装外形及引脚识别
▶封装形式最多的是圆顶形、扁平形及双列直插形。
▶圆顶形金属壳封装多为8脚,10脚,12脚。
▶菱形金属壳封装多为3脚,4脚。
▶扁平形陶瓷封装多为14脚,16脚。
▶单列直插式塑料封装多为9脚,10脚,12脚,14脚,16脚。
▶双列直插式陶